PROGRAMME DE SCIENCES DUCe programme d’études s’adresse à tous les agents d’éducation de...

PROGRAMME DE SCIENCES DU

SECONDAIRE DE DEUXIÈME CYCLE

Ministère de l’Éducation et du Développement de la petite enfance Division des programmes en français

PHYSIQUE 521

Dernière révision : août 2009

Avant-propos

PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES i

Avant-propos Ce programme d’études s’adresse à tous les agents d’éducation de l’enseignement des sciences du niveau de la onzième année. Il précise les résultats d’apprentissage en physique que les élèves dans les écoles françaises et immersions de l’Île-du-Prince-Édouard devraient avoir atteints à la fin du cours PHY521. S’inspirant des normes du Cadre commun des résultats d’apprentissage en science de la nature (M à 12), développé par le Protocole Pancanadien pour la collaboration en matière de programmes scolaires, ainsi que du programmes d’études du Ministère de l’Éducation du Nouveau-Brunswick, ce programme d’études a été conçu en vue de bien préparer les élèves à poursuivre leurs apprentissages en sciences du niveau secondaire. Dans le but d’alléger le texte, les termes de genre masculin sont utilisés pour désigner les femmes et les hommes.

Avant-propos

ii PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES

Remerciements

PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES iii

Remerciements Le Ministère de l’Éducation et du Développement de la petite enfance tient à remercier les nombreuses personnes qui ont apporté leur expertise à l’élaboration de ce document.

• Les spécialistes suivants qui œuvrent au sein du Ministère de l’Éducation et du Développement de la petite enfance :

Eric Arseneault Jonathan Hayes Spécialiste des programmes Spécialiste des programmes en français de sciences et de en anglais de sciences au mathématiques au secondaire secondaire Ministère de l’Éducation et du Ministère de l’Éducation et du Développement de la petite Développement de la petite enfance enfance

• Un merci tout particulier aux enseignantes qui ont participé au développement et à

la mise à l’essai de ce nouveau programme : Marcel Caissie Sarah MacKinnon-Cormier École Évangéline École François-Buote Ghislain Sonier École Évangéline

Finalement, le Ministère tient à remercier toute autre personne qui a contribué à la création et à la révision de ce document.

Remerciements

iv PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES

Table des matières

PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES v

Table des matières

Introduction

Avant-propos ...................................................................................................................... i Remerciements ................................................................................................................. iii

A – Cadre théorique...........................................................................................................1

Les orientations de l’éducation publique ........................................................................ 3 La mission de l’éducation publique ........................................................................ 3 Les buts et objectifs de l’éducation publique ......................................................... 4

Les résultats d’apprentissages : notions et concepts ...................................................... 5 Définitions .............................................................................................................. 5 Caractéristiques d’un programme axé sur des résultats d’apprentissage ............... 7 Les RAT de l’élève du Canada atlantique .............................................................. 9

Énoncé du principe relatif au français parlé et écrit .................................................... 12 Énoncé du principe relatif à l’intégration des TIC ...................................................... 13 L’orientation de l’enseignement des mathématiques ................................................... 14

Apprentissage et enseignement des sciences ........................................................ 14 Les trois démarches de la culture scientifique ...................................................... 15 Domaine affectif ................................................................................................... 15 Des buts pour les élèves ....................................................................................... 16

Les composantes pédagogiques du programme ............................................................ 17 Théories et domaines de la physique .................................................................... 17 Domaines étudiés en physique au secondaire (10e à 12e année)........................... 18 Les thèmes ............................................................................................................ 19 Les rôles des parents............................................................................................. 20 Les choix de carrière ............................................................................................ 20

B – Résultats d’apprentissage et indicateurs de rendement ........................................21

Cinématique 1D ............................................................................................................... 23 Dynamique 1D ................................................................................................................. 25 L’énergie .......................................................................................................................... 29 Les circuits électriques .................................................................................................... 33

Table des matières

vi PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES

C – Plan d’enseignement .................................................................................................35

Thème 1 : Cinématique 1D ............................................................................................. 37

Notion A : Les vecteurs ........................................................................................ 38 Notion B : L’analyse de graphiques ..................................................................... 39 Notion C : La résolution de problèmes de cinématique 1D ................................. 41 Pistes d’enseignement .......................................................................................... 42 Pistes d’évaluation ................................................................................................ 43

Thème 2 : Dynamique 1D ............................................................................................... 45

Notion A : Les lois de Newton ............................................................................. 46 Notion B : Les diagrammes de force .................................................................... 47 Notion C : La résolution de problèmes de dynamique 1D ................................... 48 Notion D : L’impulsion et la quantité de mouvement .......................................... 49 Pistes d’enseignement .......................................................................................... 50 Pistes d’évaluation ................................................................................................ 51

Thème 3 : L’énergie ........................................................................................................ 53

Notion A : Le travail et la puissance .................................................................... 54 Notion B : L’énergie potentielle et cinétique ....................................................... 55 Notion C : La résolution de problèmes (énergie mécanique) ............................... 56 Notion D : La résolution de problèmes (travail et puissance) .............................. 57 Notion E : La loi de la conservation de l’énergie ................................................. 58 Notion F : Les collisions ...................................................................................... 59 Pistes d’enseignement .......................................................................................... 60 Pistes d’évaluation ................................................................................................ 61

Thème 4 : Les circuits électriques .................................................................................. 63

Notion A : Introduction à l’électricité dynamique ............................................... 64 Notion B : La résolution de problèmes en électricité ........................................... 65 Notion C : L’analyse de circuits électriques ......................................................... 66 Pistes d’enseignement .......................................................................................... 68 Pistes d’évaluation ................................................................................................ 68

D – Annexe ........................................................................................................................69

Cadre théorique

PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES 1

-A-

Cadre Théorique

Cadre théorique

2 PHYSIQUE 521 – PROGRAMME D’ÉTUDES

Cadre théorique


Cadre théorique Au delà de la présentation de listes de connaissances et d’habiletés à acquérir, le rôle ou la mission des programmes d’études est de traduire un esprit, celui de la formation souhaitée pour les élèves des différents niveaux scolaires. Cet esprit doit transcender les disciplines pour que soit assurée la cohérence de cette formation, mais prend néanmoins des couleurs particulières au regard de chacune des matières et tient en même temps à la façon dont elles sont abordées. D’où ce cadre théorique où, avant d’arriver aux diverses composantes du programme— principes directeurs, clientèle, démarche d’apprentissage, évaluation... — on propose une réflexion sur la discipline scientifique et les rôles qu’on lui attribue pour ensuite en dégager des buts de formation, lesquels rejoignent plusieurs des résultats d’apprentissage transdisciplinaires.

1. LES ORIENTATIONS DE L’ÉDUCATION PUBLIQUE La mission de l’éducation publique

L’objectif du système d’éducation publique de l’Île-du-Prince-Édouard est de voir au développement des enfants afin que chacun d’entre eux puisse occuper une place de choix dans la société. Le but de l’éducation publique de langue française est de favoriser le développement de personnes autonomes, créatrices et épanouies, compétentes dans leur langue, fières de leur culture, sûres de leur identité et désireuses de poursuivre leur éducation pendant toute leur vie. Elles sont ainsi prêtes à jouer leur rôle de citoyennes et de citoyens libres et responsables, capables de coopérer avec d’autres personnes dans la construction d’une société juste intégrée dans un projet de paix mondiale et fondée sur le respect des droits humains et de l’environnement. Tout en respectant les différences individuelles et culturelles, l’éducation publique favorise le développement harmonieux de la personne dans ses dimensions intellectuelle, physique, affective, sociale, culturelle, esthétique et morale. C’est pourquoi l’école est un milieu où les élèves vivent pleinement leur enfance et leur jeunesse tout en préparant leur vie adulte. L’école ne peut, à elle seule, atteindre tous les objectifs de cette mission qui sous-tend un partenariat avec les parents, la commission scolaire, la communauté et le ministère de l’Éducation. Ce partenariat est essentiel à l’atteinte des objectifs d’excellence.

Cadre théorique


Les buts et objectifs de l’éducation publique*

Développer une soif pour l’apprentissage, une curiosité intellectuelle et une volonté d’apprendre tout au long de sa vie;

Développer l’habileté

penser de façon critique, d’utiliser ses connaissances et de prendre des décisions informées;

Acquérir les

connaissances et les habiletés de base nécessaires la compréhension et l’expression d’idées par l’entremise de mots, de nombres et d’autres symboles;

Comprendre le monde

naturel et l’application des sciences et de la technologie dans la société;

Acquérir des

connaissances sur le passé et savoir s’orienter vers l’avenir;

Apprendre apprécier

son patrimoine et respecter la culture et les traditions;

Cultiver le sens des

responsabilités;

Apprendre respecter les valeurs communautaires, cultiver un sens des valeurs personnelles et être responsable de ses actions;

Développer une fierté et

un respect pour sa communauté, sa province et son pays;

Cultiver le sens des

responsabilités envers l’environnement;

Cultiver la créativité, y

compris les habiletés et les attitudes se rapportant au milieu de travail;

Maintenir une bonne

santé mentale et physique et apprendre utiliser son temps libre de façon efficace;

Comprendre les

questions d’égalité des sexes et la nécessité d’assurer des chances égales pour tous;

Comprendre les droits

fondamentaux de la personne et apprécier le mérite des particuliers;

Acquérir une

connaissance de la deuxième langue officielle et une compréhension de l’aspect bilingue du pays.

* Ministère de l’Éducation et ressources humaines. Une philosophie d’éducation publique pour les écoles de l’Île-du-Prince-Édouard, novembre 1989, p. 1-4

Cadre théorique


2. LES RÉSULTATS D’APPRENTISSAGE : NOTIONS ET CONCEPTS

Définitions L’orientation de l’enseignement des sciences se cristallise autour de la

notion de résultat d’apprentissage. Un résultat d’apprentissage décrit clairement le comportement langagier en précisant les habiletés, les connaissances mesurables et les attitudes observables qu’un élève a acquises au terme d’une situation d’apprentissage. Un résultat d’apprentissage n’est ni un objectif ni une stratégie. Il aborde l’enseignement d’un point de vue différent : alors que l’objectif précisait ce que l’enseignant devait faire, le résultat décrit ce que l’élève doit avoir appris au terme d’une année. Les résultats d’apprentissage sont précisés à chaque niveau scolaire de la 1re année à la 12e année. Les résultats d’apprentissage se présentent à quatre niveaux : 1. Les résultats d’apprentissage transdisciplinaires (RAT) qui

énoncent les apprentissages auxquels on s’attend de la part de tous les élèves à la fin de leurs études secondaires.

2. Les résultats d’apprentissage généraux (RAG) qui décrivent les

attentes générales que les élèves doivent accomplir pour chaque niveau de la 1re année à la 12e année dans le domaine des mathématiques.

3. Les résultats d’apprentissage de fin de cycles (RAC) précisent les RAG à la fin de la 3e, de la 6e, de la 9e et de la 12e année.

4. Les résultats d’apprentissage spécifiques (RAS) pour chaque année scolaire, qui découlent des résultats d’apprentissage du programme, décrivent précisément le comportement et permettent d’observer et de mesurer l’acquisition de certaines habiletés, connaissances ou attitudes.

La gradation du niveau de difficulté des résultats d’apprentissage spécifiques d’une année à l’autre permettra à l’élève de bâtir progressivement ses connaissances, ses habiletés et ses attitudes. Les résultats d’apprentissage spécifiques seront précisés par des contenus. Pour que l’élève puisse atteindre un résultat à un niveau donné, il faut qu’au cours des années antérieures et subséquentes les habiletés, les connaissances et les attitudes fassent l’objet d’un enseignement et d’un réinvestissement graduel et continu. Par exemple, pour l’atteinte d’un résultat d’apprentissage en 9e année, on aura travaillé à cet apprentissage en 7e et en 8e année et l’élève devra réinvestir les

Cadre théorique


connaissances et les habiletés au cours des années suivantes. La présentation des résultats d’apprentissage par année, qui est conforme à la structure établie dans ce document, ne constitue pas une séquence d’enseignement suggérée. Bien que certains résultats d’apprentissage doivent être atteints avant d’autres, une grande souplesse existe en matière d’organisation du programme. En outre, il peut être préférable de présenter certains résultats d’apprentissage de façon continue et en relation avec d’autres modules, par exemple, ceux ayant trait aux régularités et à la gestion des données. On s’attend à ce que les enseignants définissent eux-mêmes l’ordre dans lequel les résultats d’apprentissage seront abordés. Un grand nombre de leçons ou de séries de leçons pourraient permettre d’atteindre en même temps plusieurs résultats d’apprentissage rattachés à différents modules.

Cadre théorique


Caractéristiques d’un programme axé sur des résultats d’apprentissage

Lorsque l’enseignement est axé sur des résultats escomptés, les connaissances, les habiletés et les attitudes personnelles constituent l’aboutissement du processus d’apprentissage. Désormais, le programme d’enseignement doit se définir à partir des exigences relatives aux résultats attendus et non plus l’inverse. En fait, au moment de la planification de cours, il ne faut jamais perdre de vue ces résultats. Enseigner, c’est aider à apprendre. Dans cette perspective constructiviste, on accorde dorénavant autant d’importance au processus d’apprentissage (le comment), à ce que les élèves réussissent (le quoi) qu’au moment de leur réussite (le quand). Les occasions de progrès de l’élève découlent de son rendement non plus en fonction de son âge ou de son niveau scolaire, mais bien en fonction des résultats escomptés. Il s’agit donc d’offrir à l’élève les meilleures chances de réussite et de succès. Rôle de l’élève Cette nouvelle approche place l’élève au centre de son apprentissage. En lui expliquant quels sont les résultats visés à plus ou moins long terme, on le rend conscient du « rendement » nécessaire. L’élève chemine vers les résultats attendus en constatant son progrès. Les attentes à son égard sont claires : ce qu’il faut savoir faire en fin de parcours a été établi et communiqué. Il importe de responsabiliser chaque élève qui doit comprendre la relation entre les résultats d’apprentissage, la démarche à suivre et sa capacité personnelle d’atteindre ces résultats, en y voyant un défi raisonnable. Rôle de l’enseignante ou de l’enseignant L’enseignement axé sur des résultats d’apprentissage cherche avant tout à garantir l’atteinte de ces résultats. Puisqu’il importe de s’assurer que l’élève atteigne ces résultats, l’équipe pédagogique de chaque école doit se concerter, établir des consensus internes et organiser la programmation en fonction des résultats d’apprentissage généraux. Les résultats attendus se démarquent plus nettement à la fin de certaines périodes qui permettent d’établir des seuils-repères. L’évolution des apprentissages se compare à une spirale qui s’élargit et s’amplifie : les habiletés, les attitudes et les connaissances s’accroissent, se développent et se consolident après leurs premières manifestations. En mettant l’accent sur l’acquisition de compétences langagières, les interventions pédagogiques seront de l’ordre du « comment » développer une habileté, « comment » acquérir une notion plutôt que « quoi » enseigner. La diversité des

Cadre théorique


stratégies pédagogiques mobilisera l’expérience et la créativité du personnel enseignant. Il devra choisir les pratiques pédagogiques les plus appropriées pour tenir compte des styles et des rythmes d’apprentissage de l’élève. L’éducation axée sur les résultats est un système centré sur l’élève, orienté vers des résultats, muni de normes de référence et fondé sur la conviction que tous les individus sont capables d’apprendre. Le postulat de base selon lequel tout élève peut apprendre et réussir même si certains n’apprennent pas de la même façon, maîtrisent les habiletés et les connaissances à des niveaux différents ou plus rapidement, s’inscrit directement dans la foulée de la pédagogie de la maîtrise. Dans cette optique, on vise le succès et on l’atteint; le succès engendre le succès. L’évaluation des apprentissages Le but de l’enseignement, c’est que l’élève atteigne les résultats visés. Un large éventail de stratégies pédagogiques, l’évaluation formative et sommative doivent s’ajuster à l’apprentissage de l’élève. Celui-ci participe activement à son évaluation. L’évaluation du rendement est un processus relativement ouvert, intégré aux activités scolaires ou accompagnant les situations d’apprentissage. Il importe de se référer à des seuils-repères qui agissent en tant que points de référence. Le niveau de maîtrise s’établit alors en rapport avec les résultats d’apprentissage prescrits. Les seuils-repères provinciaux comparent ainsi le rendement de chaque élève à des normes établies d’avance et définies aux moyens de critères ou d’indicateurs.

SYNTHÈSE

Un programme axé sur des résultats d’apprentissage : • énonce clairement ce que l’élève doit atteindre en termes d’attitudes, d’habiletés

et de connaissances; • définit l’apprentissage comme un processus actif et constructif; • rend explicite pour l’élève les résultats à atteindre; • rend explicite pour l’élève les stratégies à utiliser;• met davantage l’accent sur le processus d’apprentissage; • permet d’établir des liens entre les attitudes, les connaissances et les habiletés

pour assurer les transferts; • permet d’évaluer avec précision le rendement de l’élève; • rend l’élève et l’enseignant responsables de l’apprentissage.

Cadre théorique


Les résultats d’apprentissage transdisciplinaires de l’élève du Canada atlantique

Les résultats d’apprentissage transdisciplinaires assurent une vision homogène nécessaire à l’adoption d’un programme d’études cohérent et pertinent. Ils permettent de préciser les résultats d’enseignement à atteindre et d’établir un fondement solide pour l’élaboration des programmes d’études. Ces résultats d’apprentissage permettront d’assurer que les missions des systèmes d’éducation provinciaux soient respectées. Les résultats d’apprentissage transdisciplinaires constituent un ensemble des énoncés qui décrivent les apprentissages auxquels on s’attend de la part de tous les élèves à la fin de leurs études secondaires. Ils seront en mesure de poursuivre leur apprentissage pendant toute leur vie. Les auteurs de ces résultats présument que les élèves ont besoin d’établir des liens entre les diverses matières s’ils veulent être en mesure de répondre aux exigences d’un monde en constante évolution.

Les résultats d’apprentissage transdisciplinaires suivants forment le profil de formation des finissantes et des finissants de langue française au Canada atlantique. Civisme Les finissantes et les finissants seront en mesure d’apprécier,

dans un contexte local et mondial, l’interdépendance sociale, culturelle, économique et environnementale. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• de démontrer une compréhension des systèmes politique, social et économique du Canada dans un contexte mondial;

• de comprendre les enjeux sociaux, politiques et économiques qui ont influé sur les événements passés et présents, et de planifier l’avenir en fonction de ces connaissances;

• d’expliquer l’importance de la mondialisation de l’activité économique par rapport au regain économique et au développement de la société;

• d’apprécier leur identité et leur patrimoine culturels, ceux des autres, de même que l’apport du multiculturalisme à la société;

• de définir les principes et les actions des sociétés justes, pluralistes et démocratiques;

• d’examiner les problèmes reliés aux droits de la personne et de reconnaître les formes de discrimination;

• de comprendre la notion du développement durable et ses répercussions sur l’environnement.

Cadre théorique


Communication Les finissantes et les finissants seront capables de comprendre, de parler, de lire et d’écrire une langue (ou plus d’une), d’utiliser des concepts et des symboles mathématiques et scientifiques afin de penser logiquement, d’apprendre et de communiquer efficacement. Les finissantes et finissants seront capables, par exemple :

• d’explorer, d’évaluer et d’exprimer leurs propres idées, leurs connaissances, leurs perceptions et leurs sentiments;

• de comprendre les faits et les rapports présentés sous forme de mots, de chiffres, de symboles, de graphiques et de tableaux;

• d’exposer des faits et de donner des directives de façon claire, logique, concise et précise devant divers auditoires;

• de manifester leur connaissance de la deuxième langue officielle;

• de trouver, de traiter, d’évaluer et de partager des renseignements;

• de faire une analyse critique des idées transmises par divers médias.

Technologie Les finissantes et les finissants seront en mesure d’utiliser

diverses technologies, de faire preuve d’une compréhension des applications technologiques et d’appliquer les technologies appropriées à la solution de problèmes. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• de trouver, d’évaluer, d’adapter, de créer et de partager des renseignements en utilisant des technologies diverses;

• de comprendre les technologies actuelles ou en voie de développement et de les utiliser;

• de démontrer une compréhension de l’impact de la technologie sur la société;

• de démontrer une compréhension des questions d’ordre moral reliées à l’utilisation de la technologie dans un contexte local et global.

Développement personnel Les finissantes et les finissants seront en mesure de poursuivre

leur apprentissage et de mener une vie active et saine. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• de faire une transition au marché du travail et aux études supérieures;

• de prendre des décisions éclairées et d’en assumer la responsabilité;

• de travailler seuls et en groupe en vue d’atteindre un objectif;

Cadre théorique


• de démontrer une compréhension du rapport qui existe entre la santé et le mode de vie;

• de choisir parmi un grand nombre de possibilités de carrières;

• de démontrer des habiletés d’adaptation, de gestion et de relations interpersonnelles;

• de démontrer de la curiosité intellectuelle, un esprit entreprenant et un sens de l’initiative;

• de faire un examen critique des questions d’ordre moral.

Expression artistique Les finissantes et les finissants seront en mesure de porter un

jugement critique sur diverses formes d’art et de s’exprimer par les arts. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• d’utiliser diverses formes d’art comme moyens de formuler et d’exprimer des idées, des perceptions et des sentiments;

• de démontrer une compréhension de l’apport des arts à la vie quotidienne et économique, ainsi qu’à l’identité et à la diversité culturelle;

• de démontrer une compréhension des idées, des perceptions et des sentiments exprimés par autrui sous diverses formes d’art;

• d’apprécier l’importance des ressources culturelles (théâtre, musées et galeries d’art, entre autres).

Langue et culture françaises

Les finissantes et les finissants seront conscients de l’importance et de la particularité de la contribution des Acadiennes, des Acadiens et des francophones à la société canadienne. Ils reconnaîtront leur langue et leur culture comme base de leur identité et de leur appartenance à une société dynamique, productive et démocratique dans le respect des valeurs culturelles des autres. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• de s’exprimer couramment à l’oral et à l’écrit dans un français correct en plus de manifester le goût de la lecture et de la communication en français;

• d’accéder à l’information en français provenant des divers médias et de la traiter;

• de faire valoir leurs droits et d’assumer leurs responsabilités en tant que francophones;

• de démontrer une compréhension de la nature bilingue du Canada et des liens d’interdépendance culturelle qui façonnent le développement de la société canadienne.

Cadre théorique


Résolution de problèmes Les finissantes et les finissants seront capables d’utiliser les stratégies et les méthodes nécessaires à la résolution de problèmes, y compris les stratégies et les méthodes faisant appel à des concepts reliés au langage, aux mathématiques et aux sciences. Les finissantes et les finissants seront capables, par exemple :

• de recueillir, de traiter et d’interpréter des renseignements de façon critique afin de faire des choix éclairés;

• d’utiliser, avec souplesse et créativité, diverses stratégies en vue de résoudre des problèmes;

• de résoudre des problèmes seuls et en groupe; • de déceler, de décrire, de formuler et de reformuler des

problèmes; • de formuler et d’évaluer des hypothèses; • de constater, de décrire et d’interpréter différents points

de vue, en plus de distinguer les faits des opinions. 3. ÉNONCÉ DU PRINCIPE RELATIF AU FRANÇAIS PARLÉ ET ÉCRIT L’école doit favoriser le perfectionnement du français et le rayonnement de la langue et de la culture française, dans l’ensemble de ses activités. La langue étant un instrument de pensée et de communication, l’école doit assurer l’approfondissement et l’élargissement des connaissances fondamentales du français, aussi bien que le perfectionnement de la langue parlée et écrite. Le français, langue de communication dans nos écoles, est le principal véhicule d’acquisition et de transmission des connaissances, peu importe la discipline enseignée. C’est en français que l’élève doit prendre conscience de la réalité, analyser ses expériences personnelles et maîtriser le processus de la pensée logique avant de communiquer. Le développement intellectuel de l’élève dépend essentiellement de sa maîtrise de la langue première. À cet effet, la qualité du français utilisé et enseigné à l’école est la responsabilité de tous les enseignants. C’est au cours des diverses activités scolaires et de l’apprentissage de toutes les disciplines que l’élève enrichit sa langue et perfectionne ses moyens d’expression orale et écrite. Chaque discipline est un terrain fertile où la langue parlée et écrite peut se cultiver. Le ministère de l’Éducation sollicite, par conséquent, la collaboration de tous les enseignants afin de promouvoir une tenue linguistique de haute qualité à l’école. Les titulaires des divers cours du régime pédagogique ont la responsabilité de maintenir dans leur classe une ambiance favorable au développement et à l’enrichissement du français. Il importe de sensibiliser l’élève au souci de l’efficacité linguistique, tant sur le plan de la pensée que sur celui de la communication. Dans ce contexte, l’enseignant sert de modèle sur le plan de la communication orale et écrite. Il multiplie les occasions d’utiliser le français tout en veillant constamment à sa qualité, et porte particulièrement attention au vocabulaire technique de la discipline ainsi qu’à la clarté et à la précision du discours oral et écrit.

Cadre théorique


4. ÉNONCÉ DU PRINCIPE RELATIF À L’INTÉGRATION DES TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION ET DES COMMUNICATIONS

La technologie informatique occupe déjà une place importante dans notre société où l’utilisation de l’ordinateur devient de plus en plus impératif. Les jeunes sont appelés à vivre dans une société dynamique qui change et évolue constamment. Compte tenu de l’évolution de la société, le système d’éducation se doit de préparer les élèves à vivre et à travailler dans un monde de plus en plus informatisé. En milieu scolaire, l’ordinateur doit trouver sa place dans tous les programmes d’études et à tous les ordres d’enseignement. C’est un puissant outil qui donne rapidement accès à une multitude d’informations touchant tous les domaines de la connaissance. La technologie moderne en diversifie sans cesse les usages et en facilite l’accessibilité comme moyen d’apprentissage. Aussi, l’ordinateur doit être présent dans tous les milieux d’apprentissage scolaire, au même titre que les livres, le tableau noir et la craie. L’intégration de l’ordinateur dans l’enseignement doit d’une part assurer le développement de connaissances et d’habiletés techniques en matière d’informatique et, d’autre part, améliorer et diversifier les moyens d’apprentissage mis à la disposition des élèves et des enseignants. Pour réaliser ce second objectif, l’élève doit être amené à utiliser fréquemment l’ordinateur comme outil de création, de productions écrites, de communication et comme outil de recherche. L’élève, seul ou en équipe, saura utiliser l’ordinateur comme moyen d’apprentissage complémentaire en appliquant ses connaissances à la résolution de problèmes concrets, en réalisant divers types de projets de recherche et en effectuant des productions écrites dans un contexte d’information ou de création.

Cadre théorique


5. L’ORIENTATION DE L’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES Apprentissage et enseignement des sciences

Ce que les élèves apprennent est fondamentalement relié à leur manière d’apprendre. L’objectif d’une culture scientifique pour tous nécessite de repenser l’organisation de la classe, la communication et les stratégies d’enseignement. L’enseignant est un facilitateur dont voici les tâches principales :

• créer dans la classe un milieu propice à l’apprentissage et à l’enseignement des sciences;

• concevoir des expériences d’apprentissage efficaces qui aident les élèves à atteindre les résultats visés;

• stimuler et guider la discussion en classe de manière à soutenir l’apprentissage;

• découvrir les motivations, les intérêts, les capacités et les styles d’apprentissage des élèves et s’inspirer de tels renseignements pour améliorer l’apprentissage et l’enseignement;

• mesurer l’apprentissage des élèves, les tâches et les activités scientifiques et le milieu d’apprentissage en vue d’appuyer ses décisions en matière d’enseignement;

• choisir des stratégies d’enseignement à même un vaste répertoire.

Un apprentissage et un enseignement efficaces des sciences ont lieu dans une variété de situations. Les contextes et les stratégies d’enseignement doivent créer un environnement qui reflète une vision active et constructive du processus d’apprentissage. L’apprentissage se produit lorsqu’une personne donne un sens à de nouveaux renseignements et assimile ces renseignements, ce qui donne lieu à un nouveau savoir. Faire naître une culture scientifique chez les élèves est fonction du genre de tâches qu’ils exécutent, du discours auquel ils participent et des contextes dans lesquels les activités ont lieu. En outre, de tels facteurs ont une incidence sur les dispositions des élèves pour les sciences. Par conséquent, pour créer une culture scientifique, il faut prêter attention à tous les aspects du programme d’études. Les expériences d’apprentissage en sciences doivent être variées et donner aux élèves l’occasion de travailleur seuls et en groupe et de discuter entre eux et avec l’enseignant. Il faut offrir des activités pratiques et théoriques qui permettent aux élèves de construire mentalement les phénomènes étudiés et d’évaluer les explications qu’on en donne. Les recherches et les évaluations des données permettent aux élèves de saisir la nature des sciences et la nature et l’étendue du savoir scientifique.

Cadre théorique


Les trois démarches de la culture scientifique

On considère qu’une personne a acquis une culture scientifique lorsqu’elle connaît les trois démarches de la culture scientifique et peut s’en servir. Ces trois démarches sont la recherche scientifique, la résolution de problèmes, la prise de décisions. Recherche scientifique : La recherche scientifique consiste à poser des questions et à chercher à expliquer les phénomènes. On s’entend généralement pour dire qu’il n’existe pas de « méthode scientifique », mais l’élève doit tout de même posséder certaines habiletés pour participer à l’activité scientifique. Certaines habiletés sont essentielles pour évoluer dans le domaine scientifique, y compris la formulation de questions, l’observation, la déduction, la prévision, la mesure, la formulation d’hypothèses, la classification, la conception d’expériences ainsi que la cueillette, l’analyse et l’interprétation de données. De telles activités permettent à l’élève de comprendre et de pratiquer l’élaboration de théories touchant les sciences et la nature des sciences. Résolution de problèmes : La deuxième démarche consiste à chercher des solutions à des problèmes humains. Il s’agit de proposer, de créer et d’essayer des prototypes, des produits et des techniques pour trouver la solution optimale à un problème donné. Prise de décisions : La prise de décisions, la troisième démarche, consiste à déterminer ce que nous, en tant que citoyens et citoyennes, devons faire dans un contexte donné ou en réaction à une situation quelconque. Les situations où il faut prendre une décision ont non seulement une importance en soi, mais elles fournissent souvent un contexte pertinent pour la recherche scientifique et la résolution de problèmes.

Domaine affectif Sur le plan affectif, il est important que les élèves développent une attitude positive envers les matières qui leur sont enseignées, car cela aura un effet profond et marquant sur l’ensemble de leurs apprentissages. Les environnements qui offrent des chances de succès et favorisent le sentiment d’appartenance ainsi que la prise de risques contribuent au maintien de l’attitude positive des élèves et de leur confiance en eux-mêmes. Les élèves qui feront preuve d’une attitude positive envers les mathématiques seront vraisemblablement motivés et disposés à apprendre, à participer à des activités, à persévérer pour que leurs problèmes ne demeurent pas irrésolus, et à

Cadre théorique


s’engager dans des pratiques réflexives. Les enseignants, les élèves et les parents doivent comprendre la relation qui existe entre les domaines affectif et intellectuel; et ils doivent s’efforcer de miser sur les aspects affectifs de l’apprentissage qui contribuent au développement d’attitudes positives. Pour réussir, les élèves doivent apprendre à se fixer des objectifs réalisables et à s’autoévaluer au fur et à mesure qu’ils s’efforcent de réaliser ces objectifs. L’aspiration au succès, à l’autonomie et au sens des responsabilités englobe plusieurs processus à plus ou moins longs termes, et elle implique des retours réguliers sur les objectifs personnels fixés et sur l’évaluation de ces mêmes objectifs.

Des buts pour les élèves Dans l’enseignement des sciences, les principaux buts sont de

préparer les élèves à : • communiquer et raisonner en termes scientifiques; • apprécier et valoriser les sciences; • établir des liens entre les sciences et son utilisation; • s’engager dans un processus d’apprentissage pour le reste de

leur vie; • devenir des adultes compétents en sciences, et mettre à profit

leur compétence en sciences afin de contribuer à la société. Les élèves qui ont atteint ces buts vont : • afficher une attitude positive envers les sciences; • entreprendre des travaux et des projets de sciences, et

persévérer à les compléter; • contribuer à des discussions sur les sciences; • faire preuve de curiosité.

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Cadre théorique


Domaines étudiés en physique au secondaire (10e année à 12e année) Le tableau ci-dessous démontre l’évolution de l’apprentissage à l’intérieur des quatre théories étudiées à l’intérieur de nos programmes de deuxième cycle du secondaire à l’Île-du-Prince-Édouard : la mécanique, l’électromagnétisme, l’optique et la relativité. MÉCANIQUE

Domaines SCI 421M PHY 521M PHY 621M PHY Moderne

Cinématique ● ■ ▲ ▲

Dynamique Χ ● ■▲ ▲

Énergie Χ ● ■ ▲ ÉLECTROMAGNÉTISME


Électrostatique Χ ● ■ Χ

Électricité Χ ●■ ■ Χ

Magnétisme Χ Χ ● Χ OPTIQUE


Ondes Χ Χ Χ ●■

Lumière Χ Χ Χ ●■

Son Χ Χ Χ ●■ RELATIVITÉ et PHYSIQUE DES PARTICULES


Relativité restreinte Χ Χ Χ ●

Radioactivité Χ Χ Χ ● ● : Sensibilisation – Émergence ■ : Acquisition – Atteinte ▲ : Approfondissement – Consolidation X : non discuté N.B. Les domaines de la physique quantique et de l’astrophysique sont étudiés dans

d’autres cours au secondaire.

Cadre théorique


Les thèmes Dans ce programme d’études, les résultats d’apprentissage sont répartis en quatre thèmes : la cinématique 1D, la dynamique 1D, l’énergie et les circuits électriques. Cinématique 1D Dynamique 1D L’énergie Les circuits électriques

• Vecteurs • Vitesse • Accélération • Corps en chute libre

• Inertie • Force • Frottement • Loi de Hooke • Impulsion • Quantité de mouvement

• Travail • Puissance • Énergie cinétique • Énergie potentielle • Loi de la conservation de l’énergie • Collisions

• Courant • Tension • Résistance • Puissance électrique • Circuits • Loi des mailles/nœuds • Analyse de circuits

Cadre théorique


Les rôles des parents

En raison des changements qui se sont produits au sein de la société, les besoins en sciences des élèves d’aujourd’hui sont différents de ceux de leurs parents. Ces différences se manifestent non seulement dans le contenu scientifique, mais aussi dans les méthodes pédagogiques. Par conséquent, il est important que les éducateurs saisissent chaque occasion qui leur est offerte de discuter avec les parents des changements qui se sont produits en matière de pédagogie des sciences et des raisons pour lesquelles ces changements sont importants. Les parents qui comprennent les raisons de ces changements en matière d’enseignement et d’évaluation seront davantage en mesure d’appuyer les élèves dans leurs démarches scientifiques, et ce, en favorisant une attitude positive face à cette discipline, en mettant l’accent sur l’importance des sciences dans la vie des jeunes, en aidant ces derniers dans le cadre des activités réalisées à la maison et, enfin, en les aidant à apprendre les sciences avec confiance et autonomie.

Les choix de carrière Les sciences jouent un rôle important dans beaucoup de

carrières. Il est donc important que les enseignants saisissent chaque occasion qui leur est offerte de discuter avec les élèves le vaste choix de carrières dans lesquelles les sciences figurent de façon importante. Tous les concepts et modules du programme de sciences peuvent être liés à des carrières. Les finissantes et finissants qui se dirigent vers les sciences à la suite de leurs études secondaires occupent des emplois très bien rémunérés dans des secteurs de haute technologie, tels que la micro-électronique, les télécommunications, l’aéronautique, l’industrie nucléaire, la médecine, la pétrochimie, la pharmacologie, l’environnement, etc.

Résultats d’apprentissage et indicateurs de rendement


-B-


PHYS

SIQUE 521 – PPROGRAMME

CIN

Résu

E D’ÉTUDES

1er

NÉMA

ultats d’appr

r thème

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entissage et

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indicateurs

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23



RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement. (325)

RAS L’élève doit pouvoir :

Indicateurs de rendement Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève

a bien atteint le RAS correspondant. 1. Représenter le

déplacement, la vitesse et l’accélération sous forme de vecteurs afin de déterminer la résultante. (325-5)

2. Analyser des graphiques

d(t), v(t) et a(t) afin de déterminer la pente, l’aire sous la courbe, le type de mouvement et d’en faire le lien avec les formules de la cinématique.

3. Analyser et résoudre des

problèmes liés aux mouvements rectilignes uniformes, aux mouvements uniformément accélérés et aux corps en chute libre à l’aide des formules de la cinématique.

Définir les termes grandeur, orientation, direction et sens d’un vecteur.

Différencier entre quantité vectorielle et quantité scalaire. Dessiner, grâce à la méthode du polygone ou du losange, des

vecteurs en une et en deux dimensions afin de déterminer le vecteur résultant.

Expliquer que la pente d’un graphique d(t) correspond à la vitesse moyenne d’un mobile.

Expliquer que la pente d’un graphique v(t) correspond à l’accélération moyenne d’un mobile.

Expliquer que l’aire sous la courbe d’un graphique v(t) correspond au déplacement d’un mobile.

Expliquer que l’aire sous la courbe d’un graphique a(t) correspond à la vitesse moyenne d’un mobile.

Expliquer que la pente de la tangente d’un graphique d(t) correspond à la vitesse instantanée d’un mobile.

Expliquer que la pente de la tangente d’un graphique v(t) correspond à l’accélération instantanée d’un mobile.

* Analyser des situations où un mobile se déplace à vitesse constante et utiliser l’équation du MRU afin de déterminer la donnée recherchée. o Équation du MRU :

∆∆

Analyser des situations où un mobile subit une accélération uniforme et utiliser les équations du MUA afin de déterminer la donnée recherchée. o Équations du MUA :

∆∆

Analyser des situations où un corps tombe en chute libre et

utiliser les équations du MUA afin de déterminer la donnée recherchée.

PHYS


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Résu

E D’ÉTUDES

2e

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25




L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement. (326)



a bien atteint le RAS correspondant. 1. Expliquer l’inertie, les

rapports entre la force, la masse et l’accélération et l’interaction des forces entre deux objets. (325-8)

2. Analyser l’état de repos ou de mouvement des corps à l’aide des lois de Newton, des diagrammes de forces et des équations sur le mouvement en une dimension.

3. Résoudre des problèmes impliquant les lois de Newton, la gravité et la loi de Hooke.

Définir l’inertie et expliquer le lien entre ce concept et la masse.

Comprendre la proportionnalité existante entre le rapport force-masse (a = cste) et force-accélération (m = cste).

Reconnaître et définir les trois principes de Newton.

Déterminer les actions et les réactions causées par les forces sur un système donné.

Définir ce qu’est la tension dans un système comportant plusieurs corps.

Utiliser un diagramme de force afin de représenter les différentes forces agissant et réagissant sur un système donné et en déterminer la force résultante nette.

Analyser un problème composé d’un système mécanique au repos ou en mouvement et utiliser les formules découlées des lois de Newton afin de pouvoir le résoudre. o 2e loi de Newton :

Appliquer les lois de Newton à des problèmes où la gravité

entre en jeu. o Équation de la mesure du poids :

o Équation de la loi de la gravitation universelle :

Distinguer entre le frottement statique et le frottement

cinétique. Appliquer les formules des frottements statique et cinétique

afin de déterminer la valeur du coefficient de frottement respectif. o Équation du frottement statique :

o Équation du frottement cinétique :

Appliquer les lois de Newton à des systèmes comportant des

ressorts. o Loi de Hooke :



4. Appliquer

quantitativement les lois de Newton aux impulsions et aux changements de la quantité de mouvement. (326-2)

Définir les termes impulsion et quantité de mouvement et

expliquer la relation existant entre les deux. Appliquer les équations de l’impulsion et de la quantité de

mouvement afin de pouvoir résoudre un problème donné. o Équation de l’impulsion :

∆ o Équation de la quantité de mouvement :

∆

PHYS


Résu

E D’ÉTUDES

3e

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29




L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement. (326)



a bien atteint le RAS correspondant. 1. Expliquer les liens entre

la force, le déplacement, le temps, le travail et la puissance. (325-9, 325-10)

2. Décrire quantitativement

l’énergie mécanique comme étant la somme de l’énergie cinétique et l’énergie potentielle. (326-5)

3. Analyser

quantitativement des problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique en se servant du concept de l’énergie mécanique. (326-6)

4. Analyser des situations

courantes de transformation d’énergie à l’aide du principe reliant l’énergie au travail et à la puissance. (326-7)

Définir les termes travail et puissance. Expliquer et comprendre le lien existant entre la force, le

déplacement et le travail. Expliquer et comprendre le lien existant entre le travail, le

temps et la puissance.

Définir les termes énergie mécanique, énergie potentielle et énergie cinétique et démontrer quantitativement le lien existant entre les trois.

Expliquer le rôle de l’énergie potentielle gravitationnelle dans des situations mécaniques concrètes où le déplacement est vertical.

Démontrer le lien existant entre l’énergie mécanique et le travail net.

Appliquer les équations de l’énergie mécanique à l’intérieur de problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique afin de les résoudre. o Équation de l’énergie mécanique :

é o Équation de l’énergie cinétique :

∆ ∆ o Équation de l’énergie potentielle gravitationnelle :

∆ ∆

Appliquer les équations du travail et de la puissance ainsi que les équations de l’énergie mécanique afin de pouvoir calculer et résoudre un problème impliquant une transformation de l’énergie mécanique. o Équation du travail (F et d sont dans la même

direction) : ∆ ∆ ∆ é

o Équation du travail (F et d ne sont pas dans la même direction) :

∆ o Équation de la puissance :

∆



5. Analyser

quantitativement des rapports entre l’énergie mécanique et l’énergie thermique en utilisant la loi de la conservation de l’énergie. (326-1)

6. Appliquer

quantitativement la loi de la conservation de la quantité de mouvement aux collisions élastiques et inélastiques et aux explosions. (326-3, 326-4)

Définir ce qu’est la loi de la conservation de l’énergie. Démontrer que l’énergie mécanique est conservée au cours

d’une transformation d’énergie. o Conservation de l’énergie mécanique :

é Démontrer, à l’aide de la loi de la conservation de l’énergie,

que l’énergie totale initiale et l’énergie totale finale sont égales. o Équation de la loi de la conservation de l’énergie :

Appliquer, à l’intérieur d’un problème donné, l’équation de

la loi de la conservation de l’énergie afin de déterminer la valeur de l’énergie mécanique perdue sous forme d’énergie thermique.

Définir ce qu’est la loi de la conservation de la quantité de mouvement.

Expliquer la différence entre une collision élastique et une collision inélastique.

Appliquer les équations des collisions élastiques et inélastiques à l’intérieur d’un problème d’explosions ou de collisions entre deux objets. o Équation d’une collision élastique :

o Équation d’une collision inélastique :

PHYS

SIQUE 521 – P

LES

PROGRAMME

CIRC

Résu

E D’ÉTUDES

4e

CUIT

ultats d’appr

e thème

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33



RAG : L’élève pourra analyser un circuit électrique afin de pouvoir calculer les valeurs des composantes internes.



a bien atteint le RAS correspondant. 1. Démontrer une

compréhension des concepts liés à l’électricité tels que le courant, le potentiel électrique, la résistance, les différents types de circuits électriques et la puissance électrique.

2. Appliquer les lois

d’Ohm et de Kirchhoff pour résoudre les problèmes qui mettent en relation les différences de potentiel, le courant, la résistance et la puissance électrique.

3. Analyser les circuits en

parallèle, en série et mixtes afin de démontrer quantitativement les lois d’Ohm et de Kirchhoff.

Comprendre et expliquer le système de circulation des électrons dans un circuit électrique.

Définir les termes courant, potentiel électrique, résistance et puissance électrique.

Différencier entre courant continu et courant alternatif. Déterminer et comprendre les facteurs qui influencent la

résistance dans un conducteur.

Appliquer les équations du courant, de la tension et de la loi d’Ohm afin de résoudre un problème relié aux circuits électriques. o Équation du courant électrique :

o Équation de la différence de potentiel (tension) :

o Loi d’Ohm :

Appliquer l’équation de la puissance électrique à l’intérieur

d’un problème concret (ex :ampoule électrique) ainsi qu’à l’intérieur d’un problème relié aux circuits électriques. o Équations de la puissance électrique :

Reconnaître les différents symboles employés dans la représentation des circuits électriques.

Définir et différencier les termes circuit en série, circuit en parallèle et circuit mixte et comprendre ce que sont la loi des mailles et la loi des nœuds.

Analyser, grâce aux lois d’Ohm et de Kirchhoff, des circuits électriques afin de pouvoir calculer la résistance, la tension et le courant qui traverse chacune des composantes.

Analyser, grâce aux lois d’Ohm et de Kirchhoff, des circuits électriques afin de pouvoir calculer le total de la résistance, de la tension et du courant. o Loi de Kirchhoff (pour les résistances en série) :

. . . . . .

o Loi de Kirchhoff (pour les résistances en série) : . . . . . .

Plan d’enseignement


-C-


Ressources disponibles :

Physique 11 et Physique 12 (de base) Omnisciences 10 (référence)

L’électricité : guide d’apprentissage (référence) Document du ministère de l’Éducation et du Développement de

la petite enfance de l’I.P.É. (référence)



Plan d’enseignement Cette section du programme d’étude présente la corrélation entre les résultats d’apprentissages et les ressources disponibles, en occurrence :

• Physique 11 et Physique 12, des éditions Chenelière • Omnisciences 10, des éditions Chenelière • L’électricité : guide d’apprentissage, des éditions LIDEC • La physique, du ministère de l’Éducation et du Développement de la petite

enfance de l’I.P.É. Pour chaque thème, on suggère un temps d’enseignement afin de guider l’enseignant dans sa planification.

MODULE TEMPS SUGGÉRÉ

Cinématique 1D 15 périodes

Dynamique 1D 20 périodes

L’énergie 25 périodes

Les circuits électriques 20 périodes Le temps suggéré pour l’enseignement des modules est basé sur un total de 80 journées de classe. N.B. À l’Île-du-Prince-Édouard, il y a environ 92 jours de classe par semestre. Chaque thème est divisé en notions. Ces notions sont représentées dans les prochaines pages, et, pour chacune d’elles, on retrouve les éléments suivants :

• le résultat d’apprentissage spécifique et les indicateurs de rendement relatifs à la notion;

• la durée approximative suggérée pour l’enseignement du RAS; • la corrélation entre le RAS et les ressources de base; • les ressources audio-visuelles disponibles; • les logiciels informatiques utiles; • un répertoire de sites Internet associés au RAS; • des pistes d’enseignement et d’évaluation; • des exercices suggérés pour vérifier la compréhension du RAS.



Thème 1

CINÉMATIQUE 1D

Durée suggérée : 15 périodes

Sommaire des résultats d’apprentissages spécifiques :

RAS Durée suggérée Représenter le déplacement, la vitesse et l’accélération sous forme de vecteurs afin de déterminer la résultante.

5 périodes de 60 minutes

Analyser des graphiques d(t), v(t) et a(t) afin de déterminer la pente, l’aire sous la courbe, le type de mouvement et d’en faire le lien avec les formules de la cinématique.


Analyser et résoudre des problèmes liés aux mouvements rectilignes uniformes, aux mouvements uniformément accélérés et aux corps en chute libre à l’aide des formules de la cinématique.




Notion A : LES VECTEURS RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Représenter le déplacement, la vitesse et l’accélération sous forme de vecteurs afin de

déterminer la résultante. (325-5)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir les termes grandeur, orientation, direction et sens d’un vecteur. Différencier entre quantité vectorielle et quantité scalaire. Dessiner, grâce à la méthode du polygone ou du losange, des vecteurs en une et en

deux dimensions afin de déterminer le vecteur résultant. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Omnisciences 10, p. 301 (rappel) • Physique 11, p. 7 et p. 77-80 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 521, p. 2-5

DVD/VHS associé(s) : Vecteurs, 1990. TV Ontario.

Tutoriel disponible? Non

Laboratoire(s) suggéré(s) : (voir Annexe A)

Logiciel(s) informatique(s) associé(s) : Autograph v. 3.0

Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module02/2-02_vecteur_scalaire.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module02/2-03_represente_vecteurs.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module02/2-04_addition_de_vecteurs.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module02/2-05_problemes.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module03/3-05_addition_graphique.html Exercices suggérés :

• Omnisciences 10, p. 302-303 (rappel) • Physique 11, p. 111-112 #12-15 • Document du ministère de l’Éducation et Développement de la petite enfance de l’IPÉ :

Physique 521, p. 6 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document C



Notion B : L’ANALYSE DE GRAPHIQUES RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Analyser des graphiques d(t), v(t) et a(t) afin de déterminer la pente, l’aire sous la courbe,

le type de mouvement et d’en faire le lien avec les formules de la cinématique.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Expliquer que la pente d’un graphique d(t) correspond à la vitesse moyenne d’un

mobile. Expliquer que la pente d’un graphique v(t) correspond à l’accélération moyenne d’un

mobile. Expliquer que l’aire sous la courbe d’un graphique v(t) correspond au déplacement

d’un mobile. Expliquer que l’aire sous la courbe d’un graphique a(t) correspond à la vitesse

moyenne d’un mobile. Expliquer que la pente de la tangente d’un graphique d(t) correspond à la vitesse

instantanée d’un mobile. Expliquer que la pente de la tangente d’un graphique v(t) correspond à l’accélération

instantanée d’un mobile. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 14-25 et 40-57 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 521, p. 8-13 et « Annexe »

DVD/VHS associé(s) : N/D

Tutoriel disponible? Oui


Logiciel(s) informatique(s) associé(s) :

• Microsoft Excel • Datastudio

Site(s) Internet associé(s) : http://www2.fsg.ulaval.ca/opus/physique534/resumes/33a.shtml http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module03/3-07_deplacemt_temps.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module04/4-05_pente_distance-temps.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-06_deplacement.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-02_acceleration.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-04_accel_uniforme.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-07_equat_deriv_accl_unif.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-08_resume_formules.html



Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 32-35 #26-44 • Physique 11, p. 68-71 #14-32 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document D



Notion C : LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES DE CINÉMATIQUE 1D RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Analyser et résoudre des problèmes liés aux mouvements rectilignes uniformes, aux

mouvements uniformément accélérés et aux corps en chute libre à l’aide des formules de la cinématique.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Analyser des situations où un mobile se déplace à vitesse constante et utiliser

l’équation du MRU afin de déterminer la donnée recherchée. Analyser des situations où un mobile subit une accélération uniforme et utiliser les

équations du MUA afin de déterminer la donnée recherchée. Analyser des situations où un corps tombe en chute libre et utiliser les équations du

MUA afin de déterminer la donnée recherchée. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 58-62 • Document du ministère de l’Éducation et Développement





Logiciel(s) informatique(s) associé(s) : Datastudio

Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-05_enquete_5_1.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-09_corps_en_chute_libre.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-10_chute_libre.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module05/5-11_resume.html http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/mecanique/scooter_securite_routiere.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/lycee/chuteLibre.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/lycee/chuteFrottementCone.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 71-73 #33-68 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document E



PISTES D’ENSEIGNEMENT – Cinématique 1D

• Partez de l’exemple des montagnes russes pour introduire la cinématique. Il est facile d’analyser plusieurs concepts liés à ce thème en utilisant cette mise en situation. Amenez les élèves à discuter de leurs expériences avec les montagnes russes et des effets ressentis lors de la promenade.

• Analysez les changements dans le déplacement, la vitesse, l’accélération et le temps d’un sprinter. Demandez aux élèves de faire une recherche sur les montagnes russes afin de connaître leur évolution. Demandez-leur de comparer les caractéristiques des premières montagnes russes avec celles des manèges d’aujourd’hui. Demandez-leur d’analyser les facteurs suivants : hauteur des chutes, nombre de boucles, rayons des virages, vitesses maximales, longueur du tour et orientation des passagers.

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur l’histoire de la sécurité des montagnes russes.

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur le manège « Superman : the Escape » ou d’autres manèges qu’ils connaissent.

• La section « Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l’environnement » traite des itinéraires (voir p.26-28 du livre « Physique 11 ») et de la chute libre et de la vitesse limite (voir p. 64-65 du livre « Physique 11 »). Ces activités présentent certaines applications pratiques des conte3nus et forcent l’élève à réfléchir à ses responsabilités face à la société et à l’environnement.

• Il est important d’établir le lien entre les notions théoriques et l’aspect pratique en faisant des manipulations tout au long de ce thème. L’élève doit avoir les mains à la pâte afin de mieux saisir les concepts étudiés.

• Discutez avec les élèves des types de carrières en relation directe avec la cinématique.

• Discutez de situations réelles impliquant un déplacement violent. Par exemple, l’accélération des astronautes dans la navette spatiale et les coussins gonflables et les dangers qu’ils représentent pour les enfants.

• Les organigrammes du manuel « Physique 11 » sont des résumés graphiques qui illustrent la relation entre les concepts présentés dans les différents chapitres. Ils peuvent aider l’élève à se faire une représentation des différents concepts. Il y a trois types d’organigrammes : « Concepts en perspective », « Marche à suivre » et « En résumé ». Ils permettent à l’élève de faire une synthèse et d’approfondir sa compréhension des concepts.



PISTES D’ÉVALUATION – Cinématique 1D

• Pendant que les élèves réalisent une expérience pour recueillir des données cinématiques d’un mouvement rectiligne, observer s’ils savent :

o tracer correctement le graphique correspondant aux données; o analyser les données afin de tirer des conclusions.

• Lorsque les élèves résolvent des problèmes faisant intervenir des grandeurs cinématiques d’un mouvement rectiligne, vérifier si :

o les unités sont spécifiées à chaque étape; o les symboles sont utilisés correctement; o les formules adéquates sont choisies; o la séquence des étapes menant à la solution est logique.

• Demander aux élèves d’écrire dans leur journal de bord des définitions des grandeurs cinématiques vues dans ce module.

• Amener les élèves à réfléchir sur ce qu’ils ont appris au cours de ce module, à discuter de l’importance et de l’utilité des concepts étudiés pour expliquer et résoudre des problèmes découlant de situations de leur vie quotidienne.

• Demander aux élèves de compiler des travaux de leur choix dans leur portfolio. • Établir, en coopération avec les élèves, une liste de critères pour vérifier le

contenu de leur portfolio.



Thème 2

DYNAMIQUE 1D



RAS Durée suggérée Expliquer l’inertie, les rapports entre la force, la masse et l’accélération et l’interaction des forces entre deux objets.


Analyser l’état de repos ou de mouvement des corps à l’aide des lois de Newton, des diagrammes de forces et des équations sur le mouvement en une dimension.


Résoudre des problèmes impliquant les lois de Newton, la gravité et la loi de Hooke. 10 périodes de 60 minutes

Appliquer quantitativement les lois de Newton aux impulsions et aux changements de la quantité de mouvement.




Notion A : LES LOIS DE NEWTON RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Expliquer l’inertie, les rapports entre la force, la masse et l’accélération et l’interaction

des forces entre deux objets. (325-8)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir l’inertie et expliquer le lien entre ce concept et la masse. Comprendre la proportionnalité existante entre le rapport force-masse (a = cste) et

force-accélération (m = cste). Reconnaître et définir les trois principes de Newton.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 119-124 et 136-138 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 521, p. 17-19 et 21

DVD/VHS associé(s) : Forces et mouvements, 1989. TV Ontario.




Datastudio

Site(s) Internet associé(s) : http://www1.univ-tlemcen.dz/~fs/downloads/2008-2009/phys_appl/Cours%208%20-%20Les%20trois%20lois%20de%20Newton.pdf http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-02_lois_de_mouvement.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-03_inertie.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-05_2e_loi_newton.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-08_3e_loi_newton.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-09_resume.html http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/mecanique/difference_masse_poids.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 143-144 #1-18 • Document du ministère de l’Éducation et Développement de la petite enfance de l’IPÉ :

Physique 521, p. 20



Notion B : LES DIAGRAMMES DE FORCE RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Analyser l’état de repos ou de mouvement des corps à l’aide des lois Newton, des

diagrammes de forces et des équations sur le mouvement en une dimension.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Déterminer les actions et les réactions causées par les forces sur un système donné. Définir ce qu’est la tension dans un système comportant plusieurs corps. Utiliser un diagramme de force afin de représenter les différentes forces agissant et

réagissant sur un système donné et en déterminer la force résultante nette.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 125-138 • Physique 12, p. 70 • Document du ministère de l’Éducation et Développement





Logiciel(s) informatique(s) associé(s) : N/D

Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-04_force_non-comp.html Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 145-148 #33-55



Notion C : LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES DE DYNAMIQUE 1D RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Résoudre des problèmes impliquant les lois de Newton, la gravité et la loi de Hooke.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Analyser un problème composé d’un système mécanique au repos ou en mouvement

et utiliser les formules découlées des lois de Newton afin de pouvoir le résoudre. Appliquer les lois de Newton à des problèmes où la gravité entre en jeu. Distinguer entre le frottement statique et le frottement cinétique. Appliquer les formules des frottements statique et cinétique afin de déterminer la

valeur du coefficient de frottement respectif. Appliquer les lois de Newton à des systèmes comportant des ressorts.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 125-135, 152-175 et 166-167 • Document du ministère de l’Éducation et Développement






Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-06_2e_loi_newton.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module06/6-07_2e_loi_newton.html http://www.espace-sciences.org/science/images/images-maj/Perso/manipulations/acceleration/index.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/mecanique/dynamometre.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/lycee/theoreme-energie-cinetique.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 144-145 #19-32 • Physique 11, p. 181-184 #20-59 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document J • Cahier d’exercices du ministère : Physique 621 – Document B



Notion D : L’IMPULSION ET LA QUANTITÉ DE MOUVEMENT RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Appliquer quantitativement les lois de Newton aux impulsions et aux changements de la

quantité de mouvement. (326-2)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir les termes impulsion et quantité de mouvement et expliquer la relation

existant entre les deux. Appliquer les équations de l’impulsion et de la quantité de mouvement afin de pouvoir

résoudre un problème donné.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 189-195 • Document du ministère de l’Éducation et Développement






Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-10_quant_de_mouve.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-11_impulsion.html Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 207-208 #16-30 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document K #1-8, 19-22 et 24-25



PISTES D’ENSEIGNEMENT – Dynamique 1D

• Demandez aux élèves de faire une recherche au sujet des expériences sur le mouvement d’Aristote, de Galilée et de Newton.

• Demandez aux élèves de donner des exemples qui illustrent les lois de Newton au cours d’une journée typique.

• Demandez aux élèves de choisir un évènement sportif et de faire le lien avec les trois lois de Newton.

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur l’évolution des mesures de sécurité dans les automobiles.

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur le fonctionnement des ceintures de sécurité. À l’aide des lois de Newton, demandez-leur pourquoi ces mesures de sécurité fonctionnent.

• Demandez aux élèves d’expliquer comment la ceinture de sécurité ventrale peut prévenir les accidents en utilisant les lois de Newton.

• Demandez aux élèves de comparer la conception des véhicules de plaisance (véhicules utilitaires sport et véhicules tout-terrain) et des véhicules spatiaux en fonction de leur manœuvrabilité, de la traction, de la suspension, de la stabilité et de la durabilité.

• Des gens prétendent que le port obligatoire de la ceinture de sécurité est une violation de leurs droits. Faites un débat en salle de classe où un camp est en faveur de laisser à chaque personne la responsabilité de sa sécurité et l’autre camp croit que l’État doit légiférer en matière de sécurité.

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur les effets de l’apesanteur sur le corps humain. Comment les astronautes arrivent-ils à réduire ces effets? Comment les astronautes se sentent-ils à leur retour sur la Terre?

• Demandez aux élèves de faire une recherche sur l’apesanteur afin d’expliquer comment on peut vivre l’effet d’apesanteur sur la Terre.

• La section « Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l’environnement » traite des systèmes de retenue supplémentaire (voir p. 140-141 du livre « Physique 11 ») et des systèmes de freinage (voir p. 178-179 du livre « Physique 11 »). Ces activités présentent certaines applications pratiques des contenus et forcent l’élève à réfléchir à ses responsabilités face à la société et à l’environnement.


• Discutez des types de carrières en relation directe avec la dynamique.



PISTES D’ÉVALUATION – Dynamique 1D

• Demander aux élèves de faire une activité sur la deuxième loi du mouvement de Newton, faisant intervenir des forces de frottement. S’assurer que les élèves peuvent :

o utiliser la notation vectorielle pour écrire la loi; o dessiner correctement le diagramme vectoriel de toutes les forces

appliquées au mobile en question; o expliquer la démarche suivie pour trouver la solution.

• Pendant que les élèves présentent oralement la démarche suivie pour résoudre un problème, faisant appel à la quantité de mouvement et à l’impulsion, demander à d’autres élèves d’évaluer leur présentation, à l’aide d’une échelle d’appréciation pertinente.

• Demander aux élèves d’écrire dans leur journal de bord des définitions des grandeurs dynamiques vues dans ce module.

• Amener les élèves à réfléchir sur ce qu’ils ont appris au cours de ce module, à discuter de l’importance et de l’utilité des concepts étudiés pour expliquer et résoudre des problèmes découlant de situations de leur vie quotidienne.

• Demander aux élèves de compiler des travaux de leur choix dans leur portfolio. • Établir, en coopération avec les élèves, une liste de critères pour vérifier le

contenu de leur portfolio.



Thème 3

L’ÉNERGIE



RAS Durée suggérée Expliquer les liens entre la force, le déplacement, le temps, le travail et la puissance.


Décrire quantitativement l’énergie mécanique comme étant la somme de l’énergie cinétique et l’énergie potentielle.


Analyser quantitativement des problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique en se servant du concept de l’énergie mécanique.


Analyser des situations courantes de transformation d’énergie à l’aide du principe reliant l’énergie au travail et à la puissance.


Analyser quantitativement des rapports entre l’énergie mécanique et l’énergie thermique en utilisant la loi de la conservation de l’énergie.


Appliquer quantitativement la loi de la conservation de la quantité de mouvement aux collisions élastiques et inélastiques et aux explosions.




Notion A : LE TRAVAIL ET LA PUISSANCE RAG : L’élève pourra analyser et décrire des rapports entre la force et le mouvement (325). RAS : Expliquer les liens entre la force, le déplacement, le temps, le travail et la puissance.

(325-9, 325-10)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir les termes travail et puissance. Expliquer et comprendre le lien existant entre la force, le déplacement et le travail. Expliquer et comprendre le lien existant entre le travail, le temps et la puissance.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 217-218 et 222 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 521, p. 29-30 et 38

DVD/VHS associé(s) : Travail et énergie, 1989. TV Ontario.




Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-01_objectifs.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-02_energie_travail.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-03_travail.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-07_puissance.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-09_kilowatt_heure.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-10_resume.html Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 241 #1-4



Notion B : L’ÉNERGIE POTENTIELLE ET CINÉTIQUE RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Décrire quantitativement l’énergie mécanique comme étant la somme de l’énergie

cinétique et l’énergie potentielle. (326-5)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir les termes énergie mécanique, énergie potentielle et énergie cinétique et

démontrer quantitativement le lien existant entre les trois. Expliquer le rôle de l’énergie potentielle gravitationnelle dans des situations

mécaniques concrètes où le déplacement est vertical. Démontrer le lien existant entre l’énergie mécanique et le travail net.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 216, 223-224 et 226 • Document du ministère de l’Éducation et Développement de la

petite enfance de l’IPÉ : Physique 521, p. 30 et 33-35

DVD/VHS associé(s) : • Formes et transformation d’énergie, 1989. TV Ontario. • Sources et conservation d’énergie, 1989. TV Ontraio.




Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-02_car_d-energie.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-03_sorte_d-energie.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-05_enrgie_grav_pot.html http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/energie/energie_potentielle_cinetique_mecanique.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 241 #5-9



Notion C : LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES (ÉNERGIE MÉCANIQUE) RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Analyser quantitativement des problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique en

se servant du concept de l’énergie mécanique. (326-6)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Appliquer les équations de l’énergie mécanique à l’intérieur de problèmes traitant de

la cinématique et de la dynamique afin de les résoudre. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 224 et 226-228





Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-04_energie_cinetique.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-08_problemes_ex.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/lycee/energie_cinetique_scooter.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/lycee/EnergieCinetique.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 242-243 #29-40 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document R



Notion D : LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES (TRAVAIL ET PUISSANCE) RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Analyser des situations courantes de transformation d’énergie à l’aide du principe reliant

l’énergie au travail et à la puissance. (326-7)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Appliquer les équations du travail et de la puissance ainsi que les équations de

l’énergie mécanique afin de pouvoir calculer et résoudre un problème impliquant une transformation de l’énergie mécanique.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 219-220 et 222-223





Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-04_mesures_de_travail.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-05_force_deplacement.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-06_enquete_7_1.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module07/7-08_activite_7_1.html Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 241-242 #12-28 • Document du ministère de l’Éducation et Développement de la petite enfance de l’IPÉ :

Physique 521, p. 31-32 et 38 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document Q



Notion E : LA LOI DE LA CONSERVATION DE L’ÉNERGIE RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Analyser quantitativement des rapports entre l’énergie mécanique et l’énergie thermique

en utilisant la loi de la conservation de l’énergie. (326-1)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir ce qu’est la loi de la conservation de l’énergie. Démontrer que l’énergie mécanique est conservée au cours d’une transformation

d’énergie. Démontrer, à l’aide de la loi de la conservation de l’énergie, que l’énergie totale

initiale et l’énergie totale finale sont égales. Appliquer, à l’intérieur d’un problème donné, l’équation de la loi de la conservation

de l’énergie afin de déterminer la valeur de l’énergie mécanique perdue sous forme d’énergie thermique.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 228-233 • Physique 12, p. 198-200 • Document du ministère de l’Éducation et Développement


DVD/VHS associé(s) : Conservation de l’énergie, 1989. TV Ontario.




Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-06_cons_d-energie.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-07_enquete_8-1.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-08_problemes_ex.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/energie/conservation_energie_mecanique.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/nonConservation.swf Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 243 #41-44 • Physique 12, p. 192 #1-6 • Physique 12, p. 200 #9-12 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document S



Notion F : LES COLLISIONS RAG : L’élève pourra analyser des interactions au sein de systèmes à l’aide des lois de la

conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement (326). RAS : Appliquer quantitativement la loi de la conservation de la quantité de mouvement aux

collisions élastiques et inélastiques et aux explosions. (326-3, 326-4)

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Définir ce qu’est la loi de la conservation de la quantité de mouvement. Expliquer la différence entre une collision élastique et une collision inélastique. Appliquer les équations des collisions élastiques et inélastiques à l’intérieur d’un

problème d’explosions ou de collisions entre deux objets. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 196-201 • Physique 12, p. 239-243 et 246-251 • Document du ministère de l’Éducation et Développement






Datastudio

Site(s) Internet associé(s) : http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-12_con_de_quant_de_mouv.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-13_collisions.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-14_probs_ex.html http://www.defl.ca/rbw/dsf/phys30/module08/8-15_resume.html Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 208-209 #31-41 • Physique 12, p. 243-244 #1-8 • Physique 12, p. 251-252 #8-14 • Cahier d’exercices du ministère : Physique 521 – Document K #9-15 et 26-29



PISTES D’ENSEIGNEMENT – L’énergie

• Demandez aux élèves d’établir la relation entre l’amélioration de la performance dans un sport, par exemple, le karaté et la connaissance et l’application des concepts de force, de travail et de puissance.

• Demandez aux élèves d’établir le lien entre l’athlétisme olympique et la loi de la conservation de l’énergie mécanique.

• Demandez aux élèves de décrire en quoi le travail et la loi de la conservation de l’énergie s’appliquent à plusieurs disciplines sportives, par exemple, le saut en hauteur.

• Demandez aux élèves d’utiliser la loi de la conservation de l’énergie et le concept de transfert d’énergie pour analyser le rôle de la physique dans l’établissement de mesures de sécurité pour les sports extrêmes, par exemple, le saut à l’élastique, la planche à roulettes, l’escalade de rocher, la planche à air, l’héliski, la planche à neige, le ski nautique sur planche et le ski extrême. Demandez-leur de spécifier comment l’énergie change de forme et la forme qu’elle prend.

• La section « Rapprochement enter les cultures scientifique et technologique et l’environnement » traite du saut élastique (voir p. 238-239 du livre « Physique 11 »). Cette activité présente certaines applications pratiques des contenus et incite l’élève à réfléchir à ses responsabilités face à la société et à l’environnement.


• Discutez des types de carrières en relation directe avec la dynamique.



PISTES D’ÉVALUATION – L’énergie

• Pendant que les élèves travaillent à découvrir des formules de définition des grandeurs physiques, les observer s’ils peuvent faire des liens entre les énoncés verbaux et les relations mathématiques. Noter sur une fiche anecdotique les observations et les remarques.

• Lors d’activités de résolution de problèmes relatifs à la conservation de l’énergie ou aux collisions linéaires, vérifier à l’aide d’une grille d’observation si l’élève peut :

o utiliser les données pour résoudre le problème; o proposer des stratégies utiles; o expliquer la démarche suivie; o vérifier les résultats pour voir s’ils sont justes.

• Évaluer le rapport des élèves sur les expériences de collisions linéaires en utilisant des critères tels que :

o l’utilisation d’une terminologie appropriée; o l’utilisation des principes physiques appropriés; o la collecte des données appropriées; o l’analyse et l’interprétation des données; o la prise de décisions scientifiques.

• Après avoir conçu une expérience simple sur la conservation de l’énergie ou de la quantité de mouvement, demander aux élèves de s’interroger sur l’efficacité de leur expérimentation en répondant, dans leur journal de bord, à des questions telles que :

o Quelles sont les variables que j’ai contrôlées dans cette expérience? o Quelles sont les sources d’erreurs? o Est-ce que les données que j’ai recueillies sont fiables? Pourquoi? o Comment pourrais-je améliorer cette expérience?

• Demander à chaque élève de concevoir un système de sécurité pour un véhicule, de le comparer à celui d’un autre élève, d’identifier les points forts et les points faibles et de proposer des améliorations si c’est nécessaire.

• Demander aux élèves de compiler un portfolio de ce module, incluant une lettre de présentation, des activités de travail en classe, des devoirs, un rapport de laboratoire et des outils d’évaluation. Vérifier le contenu de ce portfolio à l’aide d’une grille d’observation dont les critères ont été établis en collaboration avec les élèves.



Thème 4

LES CIRCUITS ÉLECTRIQUES



RAS Durée suggérée Démontrer une compréhension des concepts liés à l’électricité tels que le courant, le potentiel électrique, la résistance, les différents types de circuits électriques et la puissance électrique.


Appliquer les lois d’Ohm et de Kirchhoff pour résoudre les problèmes qui mettent en relation les différences de potentiel, le courant, la résistance et la puissance électrique.


Analyser les circuits en parallèle, en série et mixtes afin de démontrer quantitativement les lois d’Ohm et de Kirchhoff.




Notion A : INTRODUCTION À L’ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE RAG : L’élève pourra analyser un circuit électrique afin de pouvoir calculer les valeurs des

composantes internes. RAS : Démontrer une compréhension des concepts liés à l’électricité tels que le courant, le

potentiel électrique, la résistance, les différents types de circuits électriques et la puissance électrique.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Comprendre et expliquer le système de circulation des électrons dans un circuit

électrique. Définir les termes courant, potentiel électrique, résistance et puissance électrique. Différencier entre courant continu et courant alternatif. Déterminer et comprendre les facteurs qui influencent la résistance dans un

conducteur. Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 544-557 et 567-568 • L’électricité (Morin), p. 14-42 et 109-123 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 621, p. 55-56, 58-62, 71-72 et 139-142

DVD/VHS associé(s) : Électricité, 1988. TV Ontario.



Logiciel(s) informatique(s) associé(s) : Crocodile clips

Site(s) Internet associé(s) : http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/documents/Flash/nature_courant/NatureCourant.swf http://physiquecollege.free.fr/_private/quatrieme/electricite/analogie_hydraulique.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/cinquieme/electricite/sens_du_courant.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/cinquieme/electricite/conducteurs_isolants.htm Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 575 #1-8 • Physique 11, p. 576 #26-28 • L’électricité (Morin), p. 39-41 #1.32-1.39



Notion B : LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES EN ÉLECTRICITÉ RAG : L’élève pourra analyser un circuit électrique afin de pouvoir calculer les valeurs des

composantes internes. RAS : Appliquer les lois d’Ohm et de Kirchhoff pour résoudre les problèmes qui mettent en

relation les différences de potentiel, le courant, la résistance et la puissance électrique.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Appliquer les équations du courant, de la tension et de la loi d’Ohm afin de résoudre

un problème relié aux circuits électriques. Appliquer l’équation de la puissance électrique à l’intérieur d’un problème concret

(ex : ampoule électrique) ainsi qu’à l’intérieur d’un problème relié aux circuits électriques.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 544-558 et 567-569 • L’électricité (Morin), p. 14-42 et 109-123





Site(s) Internet associé(s) : http://physiquecollege.free.fr/_private/troisieme/electricite/condom.swf Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 575-576 #9-25 • Physique 11, p. 578 #36-38 • L’électricité (Morin), p. 20-21 #1.9-1.16 • L’électricité (Morin), p. 29 #1.23 et 1.24 • L’électricité (Morin), p. 34-37 #1.25-1.31 • L’électricité (Morin), p. 113-114 #3.2-3.5 • L’électricité (Morin), p. 116-120 #3.6-3.14 • L’électricité (Morin), p. 121-123 #3.15-3.18



Notion C : L’ANALYSE DE CIRCUITS ÉLECTRIQUES RAG : L’élève pourra analyser un circuit électrique afin de pouvoir calculer les valeurs des

composantes internes. RAS : Analyser les circuits en parallèle, en série et mixtes afin de démontrer quantitativement

les lois d’Ohm et de Kirchhoff.

Les indicateurs qui suivent peuvent servir à déterminer si l’élève a bien atteint le RAS correspondant. Reconnaître les différents symboles employés dans la représentation des circuits

électriques. Définir et différencier les termes circuit en série, circuit en parallèle et circuit mixte

et comprendre ce que sont la loi des mailles et la loi des nœuds. Analyser, grâce aux lois d’Ohm et de Kirchhoff, des circuits électriques afin de

pouvoir calculer la résistance, la tension et le courant qui traverse chacune des composantes.

Analyser, grâce aux lois d’Ohm et de Kirchhoff, des circuits électriques afin de pouvoir calculer le total de la résistance, de la tension et du courant.

Durée suggérée :


Ressource(s) associée(s) : • Physique 11, p. 559-566 • L’électricité (Morin), p. 7, 61-93 • Document du ministère de l’Éducation et Développement

de la petite enfance de l’IPÉ : Physique 621, p. 57 et 63-70





Site(s) Internet associé(s) : http://physiquecollege.free.fr/_private/quatrieme/electricite/loi_tensions.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/quatrieme/electricite/lois_tensions_2.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/quatrieme/electricite/lois_intensites.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/cinquieme/electricite/schematisation_circuits.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/cinquieme/electricite/courts-circuits.htm http://physiquecollege.free.fr/_private/cinquieme/electricite/court_circuit.htm



Exercices suggérés :

• Physique 11, p. 567 #1 et 2 • Physique 11, p. 576-578 #29-35 • L’électricité (Morin), p. 8 #1.1-1.4 • L’électricité (Morin), p. 62 #2.1-2.3 • L’électricité (Morin), p. 68-72 #2.4-2.8 • L’électricité (Morin), p. 79-82 #2.9-2.12 • L’électricité (Morin), p. 89-92 #2.22-2.27 • Physique 2 : électricité et magnétisme (Benson), p. 258 E9-E34 (voir ressources PHY621)



PISTES D’ENSEIGNEMENT – Les circuits électriques

• Demander aux élèves de faire une recherche sur le potentiel électrique créé par une charge et d’élaborer la formule ∆ ∆ . Leur demander ensuite de résoudre des problèmes relatifs à une charge, en utilisant la loi de la conservation de l’énergie.

• Réunir les élèves en équipes de deux. Leur confier la tâche de recueillir, à l’aide d’un logiciel, des données relatives à des circuits variés à courant continu. Leur demander ensuite d’analyser et d’interpréter ces données.

• Demander aux élèves d’effectuer une expérience de laboratoire pour vérifier quantitativement les lois de Kirchhoff (loi des tensions et loi des courants). Ensuite, ils devraient rédiger un rapport écrit.

PISTES D’ÉVALUATION – Les circuits électriques

• Pendant que les élèves analysent des circuits à courant continu, vérifier s’ils peuvent :

o interpréter les schémas des circuits; o placer les instruments de mesure aux endroits appropriés; o identifier les nœuds et les mailles et écrire correctement les équations

traduisant les lois correspondantes; o effectuer correctement les calculs.

• Demander aux élèves de dresser dans leur journal de bord une liste des concepts et des notions étudiés dans ce module.

• Demander aux élèves de compiler un portfolio de ce module incluant une lettre de présentation et leurs activités préférées. Évaluer leurs portfolios selon des critères préalablement établis en collaboration avec eux.

Annexe


-D-

Annexe

Annexe


Annexe


Sommaire Annexe A : Laboratoires suggérés 72 Annexe B : La démarche scientifique 79 Annexe C : Exemple d’une grille de correction pour labo 81 Annexe D : Méthode d’évaluation des problèmes écrits 83 Annexe E : Références 86

Annexe


Annexe A Laboratoires suggérés

THÈME 1 : Cinématique 1D

Titre Notion/concept Ressource Pages RAS

« Passer tout droit »

L’analyse graphique d’un mouvement

rectiligne uniforme

La physique : toute une

expérience 38-45 1-2

1-3

« Ouvre ton parachute… ça

presse! »

L’analyse graphique d’un mouvement

uniformément accéléré



1-3

« Une vitesse vectorielle constante »

Le mouvement rectiligne uniforme Physique 11 37 1-2

« L’accélération » Le mouvement uniformément

accéléré Physique 11 38 1-2

« L’accélération vers le bas un sur

plan incliné »

L’analyse graphique d’un MUA Physique 11 74 1-2

1-3

« L’accélération gravitationnelle »

L’analyse graphique de l’accélération gravitationnelle

Physique 11 75 1-2 1-3

Laboratoires PASCO (en anglais) : Manuel “Physics with the explorer GLX” – PEGLX Manuel “Explorations in Physics” – EIP A – VELOCITY OF A MOTORIZED CART – Le mouvement rectiligne uniforme (1-2 et 1-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/03%20Vel%20of%20cart

%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/3%20Velocity%E

2%80%93Motorized%20Cart%20web.pdf B – ACCELERATION ON AN INCLINED TRACK – Le mouv. uniform. accéléré (1-2 et 1-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/04%20Accel%20incline%

20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/4%20Acceleratio

n-Cart-Track%20web.pdf C – ACCELERATION DUE TO GRAVITY – Le mouvement uniform. accéléré (1-2 et 1-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/05%20Free%20fall%20SV

.pdf

Annexe


THÈME 2 : Dynamique 1D

Titre Notion/concept Ressource Pages RAS « Avoir du ressort » La loi de Hooke



« Pousse mais pousse égal! »

La condition d’équilibre de

translation



2-2

« Rocky 1, Newton 2 ou

Jaws 3? »

La deuxième loi de Newton



2-3

« La deuxième loi de Newton »

La deuxième loi de Newton Physique 11 149-150 2-1

2-3 « Le frottement, première partie »

Le frottement cinétique Physique 11 185 2-3

« Le frottement, deuxième partie »

Le frottement statique Physique 11 186 2-3

« Les ressorts – la loi de Hooke »

La loi de Hooke Physique 11 187 2-3

« La mesure des coefficients de frottement »

Le frottement Physique 12 113 2-3

« Le test des ressorts réels » La loi de Hooke Physique 12 220-221 2-3

Laboratoires PASCO (en anglais) : Manuel “Physics with the explorer GLX” – PEGLX Manuel “Explorations in Physics” – EIP A – NEWTON’S FIRST LAW OF MOTION – La première loi de Newton (2-1) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/06%20Newton%201st%20

Law%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/5%20Newton%2

7s%201st%20Law%20web.pdf B – NEWTON’S SECOND LAW OF MOTION – La deuxième loi de Newton (2-1 et 2-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/07A%20NSL%20const%2

0force%20SV.pdf (force constante) http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/07B%20NSL%20const%20mass%20SV.pdf (masse constante)

EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/6%20Newton%27s%202nd%20Law%20web.pdf

C – HOOKE’S LAW OF ELASTICITY – La loi de Hooke ( 2-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/11%20Hooke%27s%20La

w%20SV.pdf

Annexe


D – NEWTON’S THIRD LAW OF MOTION – La troisième loi de Newton (2-1, 2-2 et 2-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/08%20Newton%27s%203r

d%20Law%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/7%20Newton%2

7s%203rd%20Law%20web.pdf E – FRICTION FORCE – Les forces de frottement (2-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/10%20Friction%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/8%20Friction%2

0Forces%20web.pdf

Annexe


THÈME 3 : L’énergie

Titre Notion/concept Ressource Pages RAS « Es-tu un 100

watts? » La puissance d’un

individu



3-4

« Rien ne se perd, rien ne se

crée »

La conservation de l’énergie mécanique


expérience 77-82

3-2 3-3 3-5

« La conservation de la quantité de mouvement linéaire »

Les collisions Physique 11 210 3-6

« La conservation de

l’énergie mécanique : un objet qui roule »

La conservation de l’énergie mécanique Physique 11 247-248

3-2 3-3 3-5

« La puissance des élèves »

La puissance d’un individu Physique 11 250 3-1

3-4 « L’analyse des collisions à une

dimension » Les collisions Physique 12 260-262 3-6

Laboratoires PASCO (en anglais) : Manuel “Physics with the explorer GLX” – PEGLX Manuel “Explorations in Physics” – EIP A – MOMENTUM IN COLLISIONS – Les collisions (3-6) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/14%20Momentum%20SV.

pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/9%20Conservatio

n-Momentum%20web.pdf B – SAFETY BUMPER DESIGN COMPETITION – Les collisions (3-6) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/08%20Newton%27s%203r

d%20Law%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/7%20Newton%2

7s%203rd%20Law%20web.pdf C – EXPLORE GRAVITATIONAL POTENIAL ENERGY – L’énergie potentielle gravitat. (3-2 et 3-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/16%20Bumper%20SV.pdf D – CONSERVATION OF ENERGY – La loi de la conservation de l’énergie (3-5) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/18%20Conserve%20energ

y%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/10%20Conservati

Annexe


on-Energy%20web.pdf E – WORK AND ENERGY – Le travail et l’énergie (3-1 et 3-4) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/19%20Work%20energy%

20SV.pdf

F – IMPULSION AND CHANGE IN MOMENTUM – Les collisions (3-6) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/15%20Impulse%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/11%20Impulse-

Change%20Momentum%20web.pdf

Annexe


THÈME 4 : Les circuits électriques

Titre Notion/concept Ressource Pages RAS « À tension, ne résiste pas… » La loi d’Ohm



4-2

« L’analyse des circuits – La

théorie de l’électricité mise

en pratique »

L’analyse d’un circuit électrique Physique 11 579-580

4-1 4-2 4-3

Expérience 1.1 Mesurer la tension L’électricité (Morin) 16-17 4-1

Expérience 1.2 Mesurer le courant L’électricité (Morin) 23 4-1

Expérience 1.3 Mesurer la résistance

L’électricité (Morin) 31 4-1

Expérience 1.4

La relation entre le courant, la

résistance et la tension

L’électricité (Morin) 33 4-1

4-2

Expérience 2.1 Le circuit en série L’électricité (Morin) 63-65

4-1 4-2 4-3

Expérience 2.2 Le circuit en parallèle

L’électricité (Morin) 73-75

4-1 4-2 4-3

Laboratoires PASCO (en anglais) : Manuel “Physics with the explorer GLX” – PEGLX Manuel “Explorations in Physics” – EIP A – WHAT IS CURRENT? – Le courant (4-1) EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/15%20What%20i

s%20Current%20web.pdf B – WHAT IS VOLTAGE? – La tension (4-1) EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/14%20What%20i

s%20Voltage%20web.pdf C – OHM’S LAW – La loi d’Ohm. (4-1 et 4-2) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/22%20Ohm%27s%20Law

%20SV.pdf EIP : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/explorations/physics/16%20Ohm%27s

%20Law%20web.pdf D – VOLTAGE IN A SERIES CIRCUIT – La tension dans un circuit en série (4-1, 4-2 et 4-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/23A%20Voltage_series%2

Annexe


0SV.pdf

E – VOLTAGE IN A PARALLEL CIRCUIT – La tension dans un circuit en parallèle (4-1, 4-2 et 4-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/23B%20Voltage_parallel

%20SV.pdf

F – CURRENT IN A SERIES CIRCUIT – Le courant dans un circuit en série (4-1, 4-2 et 4-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/24A%20Current-

series%20SV.pdf G – CURRENT IN APARALLEL CIRCUIT – Le courant dans un circuit en parallèle (4-1, 4-2 et 4-3) PEGLX : http://www.pasco.com/resources/labdownloads/pdfs/glx/physics/24B%20Current-

parallel%20SV.pdf

Annexe


Annexe B La démarche scientifique

Étapes de la démarche scientifique :

1. Prise de conscience du problème. 2. Anticipation (hypothèse). 3. Conception de l’expérience. 4. Cueillette des données. 5. Traitement des données. 6. Interprétation des données. 7. Conclusion.

• Voici quelques points importants concernant chacune des étapes qui t’aideront

sûrement tout au long du semestre.

1. Prise de conscience du PROBLÈME : • Premières observations qui te permettent de situer le problème. • Le problème peut être exprimé sous forme de question ou d’énoncé. • Il doit être court et précis.

2. HYPOTHÈSE :

• Tentative d’une réponse au problème. • L’hypothèse doit être vérifiable par expérience. • Une hypothèse peut être vraie ou fausse sans être mauvais, car elle n’a pas

encore été vérifiée.

3. EXPÉRIMENTATION : • Matériel : Tu identifies la liste de tout le matériel dont tu as besoin.

(instruments et produits chimiques) • Marche à suivre :

i. Tu écris les différentes étapes à faire afin d’obtenir des mesures ou des observations qui vont te permettre de vérifier ton hypothèse.

ii. Tu dois recommencer la marche à suivre plusieurs fois afin d’augmenter la précision des résultats et l’indiquer dans la marche à suivre.

4. CUEILLETTE DES DONNÉES :

• C’est l’ensemble des données que tu recueilles pendant l’expérience ou des observations que tu notes.

• Il existe des observations quantitatives (obtenues avec un instrument de mesure).

o Ex : le liquide est à 50oC • Il existe également des observations qualitatives (aucun instrument de

mesure, plutôt obtenues à partir des 5 sens, parfois moins fiables, mais utiles). o Ex : la solution est devenue rose

Annexe


5. TRAITEMENT DES DONNÉES : • À partir de la cueillette de tes données, tu peux organiser tes données et faire

des calculs (tableaux, graphiques, déterminer le pourcentage d’erreur, calculer la masse volumique).

6. INTERPRÉTATION DES DONNÉES :

• Après avoir traité nos données, on tente d’analyser le phénomène observé dans le but de comprendre ce que l’expérience nous a démontré.

• C’est l’étape de la discussion, de l’analyse de l’expérience.

7. CONCLUSION : • C’est à cette étape que tu dois affirmer si ton hypothèse est vraie ou fausse. • Si ton hypothèse s’avère vraie plusieurs fois, tu peux en tirer des conclusions

te permettant d’élaborer une théorie (explication d’un phénomène mais qui demeure sans preuve, pas vérifiable par expérience) ou une loi (énoncé qui prédit avec certitude les résultats d’un phénomène).

Annexe


Annexe C Exemple d’une grille de correction d’un laboratoire

Noms Général • Éthique de travail en laboratoire 2 Rapport : • Éléments essentiels du rapport (Page titre,

Question, Hypothèse, Matériel, Cueillette des données, Traitement des données, Interprétation, Conclusion)

5

• Propreté du rapport 5 • Qualité du français 10 Page titre, sont présents : • Le titre du laboratoire 2 • Le nom des membres de l’équipe 2 • Le destinataire 2 • La date et l’école 2 Question • Choix d’une bonne question 5 Hypothèse • Choix d’une bonne hypothèse 5 Matériel • Présence du matériel nécessaire 5 Cueillette des données • Tableaux complétés 10 • Résultats acceptables 10 Traitement des données • L’équipe a répondu aux questions 2 • Réponses acceptables 14 • Qualité des graphiques (échelle, nom des axes,

courbe, titre, propreté) 5

Interprétations des données • L’équipe a répondu aux questions 2 • Réponses acceptables 6 Conclusion • L’équipe a répondu aux questions 2 • Réponses acceptables 4

Total 100

Annexe


Par exemple :

Laboratoire #2 : L’étude du mouvement de rotation

Noms Jean Doucet et Marie Roy Général • Éthique de travail en laboratoire 2 2 Rapport : • Éléments essentiels du rapport (Page titre,

Question, Hypothèse, Matériel, Cueillette des données, Traitement des données, Interprétation, Conclusion)

5

3

• Propreté du rapport 5 5 • Qualité du français 10 9 Page titre, sont présents : • Le titre du laboratoire 2 2 • Le nom des membres de l’équipe 2 2 • Le destinataire 2 2 • La date et l’école 2 2 Question • Choix d’une bonne question 5 5 Hypothèse • Choix d’une bonne hypothèse 5 4 Matériel • Présence du matériel nécessaire 5 5 Cueillette des données • Tableaux complétés 10 8 • Résultats acceptables 10 8 Traitement des données • L’équipe a répondu aux questions 2 2 • Réponses acceptables 14 12 • Qualité des graphiques (échelle, nom des axes,

courbe, titre, propreté) 5 5

Interprétations des données • L’équipe a répondu aux questions 2 2 • Réponses acceptables 6 5 Conclusion • L’équipe a répondu aux questions 2 2 • Réponses acceptables 4 4

Total 100 89

Annexe


Annexe D Méthode d’évaluation des problèmes écrits

Lors de l’évaluation d’un problème écrit en physique, il est important de prioriser l’attribution des points sur la méthode utilisée plutôt que sur la réponse même. La rédaction de la réponse d’un problème écrit exige habituellement 5 éléments importants :

A. L’affichage des données : L’élève doit ressortir les données mentionnées dans le problème et les lister, avec les bonnes unités, à gauche de sa feuille.

B. L’affichage de l’ « inconnu » du problème : L’élève doit démontrer qu’il sait ce qu’il doit rechercher à l’intérieur du problème. Il doit ainsi afficher, à gauche de sa feuille, la donnée inconnue recherchée.

C. La formule mathématique : Pour résoudre les problèmes de physique, on a souvent recours à une équation (formule) mathématique. L’élève doit, par conséquent, afficher cette formule si elle est nécessaire à la résolution du problème.

D. Le développement de la formule : L’inclusion adéquate des données dans la formule, les transformations appropriées de la formule et le cheminement mathématique du problème font tous parti du développement de la formule.

E. La réponse au problème : L’élève doit rédiger sa réponse finale au problème en la mettant en évidence, soit en l’encadrant ou en l’encerclant.

L’évaluation d’un travail remis par un élève doit tenir compte, au minimum, de ces 5 éléments. Il est suggéré d’attribuer 1 point par critère respecté. (voir exemple) Il est très important que les élèves soient au courant de cette méthode d’évaluation car, en sachant exactement quels éléments sont recherchés dans la résolution d’un problème écrit, ils développeront une méthodologie d’analyse beaucoup plus conventionnelle.

Annexe


Par exemple, voici de quelle façon évaluer le problème écrit suivant : Une touriste te demande combien de temps elle mettra à faire le trajet Montréal-Toronto (540 Km) en roulant à une vitesse moyenne de 90 Km/h. Effectue le calcul pour trouver combien de temps il lui faudra. d = 540 Km v = 90 Km/h

/

t =? t = 6 h Cela va lui prendre 6 heures à faire le trajet Montréal-Toronto si elle roule à une vitesse moyenne de 90 Km/h. Ce problème pourrait avoir une valeur de 5 points, réparti de la façon suivante : 1 pt - données présentes 1 pt - inconnu présent 1 pt - bonne formule 1 pt - développement adéquat de la formule 1 pt - réponse juste Voici un autre exemple : On exerce une force nette de 200 N sur un corps. Sa vitesse vectorielle passe alors de 30 Km/h à 20 Km/h en 2,3 s. Quelle est la masse de ce corps? F = -200 N vi =30Km/h = 8,3m/s vf = 20 Km/h = 5,5 m/s t = 2,3 s

, , /

, 1,22 /

a = ? m =?

, /

m =163,93 Kg

La masse de ce corps est de 163,93 Kg.

formule

développement

réponse encadrée

données

inconnu

facultatif

Force

Déplacement

Annexe


Le dernier problème pourrait avoir une valeur de 8 points, réparti de la façon suivante : 1 pt - données présentes

1 pt - inconnu présent (la masse) 1 pt - bonne formule temporaire (accélération) 1 pt - développement adéquat de la formule temporaire (accélération) 1 pt - réponse temporaire juste (accélération) 1 pt - bonne formule (F = ma) 1 pt - développement adéquat de la formule 1 pt - réponse finale juste N.B. Il n’est pas nécessaire d’attribuer des points supplémentaires pour des schémas

dans la résolution d’un problème écrit; il ne s’agit que d’un aide visuel qui appuie la conceptualisation du problème. La schématisation des problèmes en physique doit être fortement encouragée chez les élèves, mais ne doit pas être exigé.

IMPORTANT : Si dans un problème écrit, la donnée temporaire (l’accélération

dans l’exemple précédent) est fausse, faussant conséquemment le reste du problème, l’élève ne devrait pas être pénalisé de plus d’un point, si le développement subséquent est juste.

Annexe


Annexe E Références

Cadre commun des résultats d’apprentissage en sciences de la nature (M-12). Toronto : Conseil des ministres de l’Éducation du Canada, 1997. 261 p. ISBN 0-88987-112-4 Programme d’études de Physique 51311. Ministère de l’Éducation du Nouveau-Brunswick. Disponible sur http://www.gnb.ca/0000/publications/servped/Physique5131151312version2006.pdf Programme d’études de Physique 51411. Ministère de l’Éducation du Nouveau-Brunswick. Disponible sur http://www.gnb.ca/0000/publications/servped/Physique51411version2009.pdf Programme d’études de Physique 51421. Ministère de l’Éducation du Nouveau-Brunswick. Disponible sur http://www.gnb.ca/0000/publications/servped/Physique51421version2009.pdf MORIN, Onil. L’électricité : Guide d’apprentissage. Montréal : Éditions LIDEC, 2003. 311 p. ISBN 2-7608-3617-7 HIRSCH, Alan J., MARTINDALE, David, STEWART, Charles, BARRY, Maurice. Physique 12. Montréal: Éditions Beauchemin/Chenelière Éducation, 2003. 805 p. ISBN 2-7616-1534-4 NOWIKOW, Igor, HEIMBECKER, Brian. Physique 11. Montréal : Éditions de la Chenelière, 2002. 706 p. ISBN 2-89310-872-5 BENSON, Harris. Physique 1 : mécanique. Canada : Éditions du Renouveau Pédagogique, 2009. 645 p. ISBN 978-2-7613-2546-2 BENSON, Harris. Physique 2 : électricité et magnétisme. Canada : Éditions du Renouveau Pédagogique, 2009. 535 p. ISBN 978-2-7613-2547-9 HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl. Physique 1 : mécanique. Montréal : Éditions de la Chenelière/McGraw-Hill, 2004. 324 p. ISBN 2-89461-851-4 HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl. Physique 2 : électricité et magnétisme. Montréal : Éditions de la Chenelière/McGraw-Hill, 2003. 299 p. ISBN 2-89461-852-2 La physique. Wikipédia : l’encyclopédie libre, mis à jour en juillet 2009. [Consulté le 28 juillet 2009]. Disponible sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Physique

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